[实用新型]一种利用拉曼光谱成像定位毛细管阵列的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种定位毛细管阵列的装置，属于高通量微量分析技术领域。 

背景技术

由于毛细管具有良好的散热效能，且承受电压高、进样量小，具有仪器分析所要求的高效，快速，样品用量少等最基本和最优异的特点。毛细管两端所加电压可高至30kV，分离毛细管的纵向电场强度可达到400V/cm以上，因而分离操作可以在很短的时间内，达到非常高的分离效率(理论塔板数达到400000/m以上，最高达107/m数量级)。因为毛细管的内径很小(一般＜100μm)，对内径50μm，长度为50cm的毛细管，其容积不足1μL，进样体积在nL级，样品浓度可低于10～4mol/L。 

此外，毛细管电泳技术还有容易自动化，操作简便，溶剂消耗少，环境污染小等优点。毛细管电泳技术的应用首先集中在氨基酸，糖类，核酸和蛋白质等生物分子的分离分析上，随着此项技术的不断发展和完善，其应用已逐渐的向医药卫生，食品化工，环境等领域渗透。毛细管电泳技术还应用于DNA的高速测序，蛋白质的高效分离，糖类分析，细胞分析，手性拆分，物理化学常数的测定，生产工程控制等。 

为了提高毛细管检测的通量，毛细管阵列作为高通量电泳分析手段被广泛应用于生物化学分析中。在医疗、化学化工、生物制药、法医分析等领域广泛应用毛细管阵列进行微量试剂的定性和定量分析。毛细管阵列可以同时实现批量试剂的分析。但由于毛细管之间的位置关系存在不确定性，使得毛细管阵列进行微量试剂的定性和定量分析时存在误差。目前尚没有消除这种误差的成熟技术。 

实用新型内容

为了同时对多根毛细管进行分析，需要对毛细管在电荷耦合元件(CCD)上 的成像位置进行定位，以消除毛细管阵列进行微量试剂定性或定量分析时的误差。 

本实用新型提供一种利用拉曼光谱成像定位毛细管阵列的装置，所述装置包括：激光器、毛细管阵列、光栅、电荷耦合元件CCD及光学系统，激光器所发出的激光经光学系统照射到毛细管阵列产生拉曼光，拉曼光经光栅分光再经光学系统在电荷耦合元件CCD上成像形成光谱图。 

进一步，所述激光器为488nm和514.5nm激光器。 

进一步，所述光学系统包括反射镜、二分镜、聚焦镜和滤光镜。 

本实用新型的位置定位技术采用双激光束，分别为488nm和514.5nm。水的特征拉曼峰位于3400cm^-1处。对于488nm(20491.8cm^-1)，水散射的拉曼特征峰位于17091.8cm^-1，对应的波长为585nm。对于514.5nm(19436.3cm^-1)，水散射的拉曼特征峰位于16036.3cm^-1，对应的波长为623.6nm。图2是水散射的特征拉曼峰。从图中可以看出，其谱主要分布在2800cm^-1到3800cm^-1波数之间。 

488nm和514.5nm激光被水散射的特征拉曼峰投影到数据采集CCD上可以得到图3。蓝光(左侧)是采集488nm激光被水散射的拉曼光强度，红光(右侧)对应的是采集514.5nm激光被水散射的拉曼荧光强度，每一个峰对应一根毛细管，采用相邻毛细管间隔采集不同波长激光被散射的拉曼光的特点，即单数毛细管采集488nm激光器激发的拉曼光，双数毛细管采集514.5nm激光器激发的拉曼光，反之亦可。从图中我们可以看到，488nm和514.5nm激光被水散射的拉曼峰恰好能够分开，且正好分布在CCD检测范围之内：500～660nm。这恰好符合了空间校正中采集两组数据进行校正的需求。从空间校正CCD上的一帧光谱图，上可以明显看到每根毛细管上对应两个亮点(拉曼峰值)。 

对光谱图横轴数据求和作为光谱强度，以纵轴象素序数为横坐标作图给出空间校正谱图如图4所示。通过简单的峰识别可以给出每根毛细管中心位置(如图5所示)和有效宽度(一般左右各取一个或两个象素)。 

本实用新型的有益效果： 

(1)采用激光激发石英或水的拉曼光谱实现光谱成像；实现毛细管在CCD上 的位置定位和平行度调整； 

(2)本实用新型装置结构简单，易操作。 

(3)可消除毛细管阵列进行微量试剂分析时的误差，提高分析准确度。 

附图说明

图1为本实用新型结构示意图； 

图2为水的拉曼光谱图：水散射的特征拉曼峰；